film_thickness_map — OPTICS film op

• Datenarten: images → table

• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.film_thickness_map(images, wavelengths_nm=(450.0, 500.0, 550.0, 600.0, 650.0, 700.0), film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=1500.0, mode='spectral', under=(), ambiguity_rms=0.01, step_nm=1.0, normalize=False, chunk=4096) (die Implementierung direkt: import filmoptics; filmoptics.film_thickness_map(images, wavelengths_nm=(450.0, 500.0, 550.0, 600.0, 650.0, 700.0), film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=1500.0, mode='spectral', under=(), ambiguity_rms=0.01, step_nm=1.0, normalize=False, chunk=4096); aus dem Register: opsoptics.get("film_thickness_map"))

Verwendung

Schichtdicke pro Pixel aus einem Spektralbild (Reflexion je Band) oder einem RGB-Bild (Nachschlagetabelle plus parabolische Verfeinerung).

> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.

images: (B, H, W) の帯域画像の列。mode="spectral" なら各帯域は wavelengths_nm の波長での

反射率(狭帯域の分光カメラ)、mode="srgb" なら B = 3 で film_color と同じ

線形 sRGB(D65・CIE 1931 の等色関数、Luther 条件を満たす理想の RGB カメラ)。

wavelengths_nm: 分光モードの帯域の中心 [nm] (B 個、昇順)。srgb モードでは使わない。film / substrate / under: 積層(材料表の鍵)。最上層 film の厚さを求める。thickness_min_nm / thickness_max_nm / step_nm: 早見表の膜厚の範囲と刻み。

ambiguity_rms: 「同じくらい合う候補」の閾: 画素の RMS 残差が最良 + この値以下の局所解を数える。

既定 0.01 は反射率 1 % の雑音の目安。

normalize: True なら画素と早見表をどちらも長さ 1 に揃えてから比べる(明るさ = 照明・露出・反射率の倍率が

分からないときに、色の向き(分光の形)だけで照合する)。rmse は長さ 1 の単位になる。

chunk: 1 回に照合する画素の数(メモリの上限)。

返り値 dict: thickness (H, W) / rmse (H, W) / n_candidates (H, W)(閾の中に入った局所解の数。

★1 より大きい画素は色(帯域)だけでは膜厚が決まらない —— RGB では色が膜厚について周期的に繰り返すので

ここが 2 以上になる)/ lut_thickness_nm(早見表の膜厚)。

Familienweiter Eingabevertrag (fail-closed)

Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):

• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.

• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.

• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.

• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).

• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.

• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).

• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.

Ausführlicher Anwendungsleitfaden

• Leitfaden zur Familie optics_imaging

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).

• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.

• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.

Ausführbare Beispiele (verifizierte Samples, die diesen Operator wirklich aufrufen)

• poc_thin_film_reflectometry — py -3.11 examples/poc_thin_film_reflectometry.py

Typkompatible Folge-Operatoren (nehmen table als Eingabe)

abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd

Gleiche Kategorie (film)

multilayer_reflectance · film_color · film_thickness_fft · film_thickness_fit


*Provenance: filmoptics.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*

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